Este documento compara y resume las arquitecturas de Von Neumann y Harvard. La arquitectura de Von Neumann almacena instrucciones y datos en la misma memoria, mientras que la arquitectura de Harvard los almacena en memorias separadas. Esto permite a Harvard evitar cuellos de botella pero a costa de mayor complejidad. La mayoría de computadoras usan la arquitectura de Von Neumann.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS”
NÙCLEO CHARALLAVE
MATERIA: COMPUTACION I
ESPECIALIDAD: ING. MECATRONICA
SECCION: I
Arquitectura Von Neumann y
Arquitectura Harvard
PROFESORA: ALUMNA:
GIOCONDA ECHENIQUE KENELING GULLO
CHARALLAVE 06/09/2012

2. Arquitectura
De Von
Neumann
¿Qué es?
Es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de
almacenamiento tanto para las instrucciones como para los dato
La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque
pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar
las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc.).
Origen:
El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una
colaboración en el proyecto ENIACdel matemático de origen húngaro, John Von
Neumann. Este trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional los Alamos cuando
se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Albert
einstein, Kurt Godel, Alan Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el
problema de la necesidad de recablear la máquina para cada nueva tarea.
En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente
en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria
utilizada para los datos, escribiéndola de la misma forma, es decir en código
binario. Su "EDVAC" fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas
a continuación. Se habla desde entonces de la arquitectura de Von Neumann,
aunque también diseñó otras formas de construcción. El primer computador
comercial construido en esta forma fue el UNIVACI, fabricado en 1951 por la
Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados
Unidos.

3. Organización:
Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: La unidad
aritmético lógico ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de
entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de
los datos entre las distintas partes.
Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos
secuencialmente:
Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en
la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro
de instrucción.
Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a
la siguiente.
Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de
coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función
determinada.
Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del
programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede
cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo
que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier
grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.

4. Diagrame de arquitectura de Von Neumann

5. Arquitectura de Harvard
¿Qué es?
Originalmente el termino Arquitectura de Harvard hacia referencia a las
arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento
físicamente separados para las instrucciones y para los datos.
Origen:
El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las
instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.
Todas las computadoras constan principalmente de dos partes, la CPU que
procesa los datos, y la memoria que guarda los datos. Cuando hablamos de
memoria manejamos dos parámetros, los datos en sí, y el lugar donde se
encuentran almacenados (o dirección). Los dos son importantes para la
CPU, pues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo así como "coge
los datos de ésta dirección y añádelos a los datos de ésta otra dirección", sin
saber en realidad qué es lo que contienen los datos.

6. Soluciones que ofrece:
En los últimos años la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho en
comparación a la de las memorias con las que trabaja, así que se debe
poner mucha atención en reducir el número de veces que se accede a ella
para mantener el rendimiento. Si, por ejemplo, cada instrucción ejecutada
en la CPU requiere un acceso a la memoria, no se gana nada
incrementando la velocidad de la CPU (este problema es conocido
como limitación de memoria).
Se puede fabricar memoria mucho más rápida, pero a costa de un precio
muy alto. La solución, por tanto, es proporcionar una pequeña cantidad de
memoria muy rápida conocida con el nombre de memoria cache. Mientras
los datos que necesita el procesador estén en la caché, el rendimiento será
mucho mayor que si la caché tiene que obtener primero los datos de la
memoria principal. La optimización de la caché es un tema muy importante
de cara al diseño de computadoras.
La arquitectura Harvard ofrece una solución particular a este problema. Las
instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar
el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la
cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la
frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la
misma. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal
digital, usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y
video. Entonces podemos decir que la arquitectura de computadoras es la
parte mas importante del estudio general del computador.

7. Diagrama de Arquitectura de Harvard

8. Comparación entre Arquitectura de Von Neumann y
Arquitectura de Harvard
La comparación que existe entre la arquitectura de
Neumann y la arquitectura de Harvard es que organizan
funciones de los ordenadores las cuales son capaces de
leer y escribir, pero el detalle y la diferencia esta en la
arquitectura de Harvard ya que organiza pero emplean dos
memorias separadas; es decir el programa en una
memoria y los datos en otra memoria independiente. De
igual forma en la arquitectura de Neumann se produce en
la CPU una cierta ralentización debido a que instrucciones
desde la memoria juntos con los datos deben pasar por un
único canal llamado el bus de memoria. A este efecto se le
conoce como el cuello de botella de Von Neumann.
Mientras que en la arquitectura de Harward puede evitarlo
de cierto modo, pero su mayor complejidad solo compensa
cuando el flujo de instrucciones y de datos es mas o
menos el mismo. Por eso no es ampliamente utilizada en
ordenadores de propósito general, sin embargo si se utiliza
en algunos casos para construir procesadores de
señal(DSP).